Memilih Perintang Pengehad Arus

Pengenalan

Perintang pengehad arus diletakkan dalam litar untuk memastikan jumlah arus yang mengalir tidak melebihi apa yang boleh dikendalikan dengan selamat oleh litar. Apabila arus mengalir melalui perintang, terdapat, mengikut Hukum Ohm, kejatuhan voltan yang sepadan merentasi perintang (Hukum Ohm menyatakan bahawa kejatuhan voltan adalah hasil darab arus dan rintangan: V=IR). Kehadiran perintang ini mengurangkan jumlah voltan yang boleh muncul merentasi komponen lain yang bersiri dengan perintang (apabila komponen "bersiri," terdapat hanya satu laluan untuk arus mengalir, dan akibatnya jumlah aliran arus yang sama melalui mereka; ini dijelaskan lebih lanjut dalam maklumat yang tersedia melalui pautan dalam kotak di sebelah kanan).

Di sini kami berminat untuk menentukan rintangan bagi perintang pengehad arus yang diletakkan secara bersiri dengan LED. Perintang dan LED pula dipasang pada bekalan voltan 3.3V. Ini sebenarnya litar yang agak rumit kerana LED ialah peranti tak linear: hubungan antara arus melalui LED dan voltan merentasi LED tidak mengikut formula mudah. Oleh itu, kami akan membuat pelbagai andaian dan anggaran yang memudahkan.

Secara teori, bekalan voltan yang ideal akan membekalkan sebarang jumlah arus yang diperlukan untuk cuba mengekalkan terminalnya pada voltan yang sepatutnya dibekalkan. (Walau bagaimanapun, dalam amalan, bekalan voltan hanya boleh membekalkan jumlah arus yang terhad.) LED yang diterangi biasanya akan mempunyai penurunan voltan kira-kira 1.8V hingga 2.4V. Untuk membuat sesuatu yang konkrit, kami akan menganggap penurunan voltan sebanyak 2V. Untuk mengekalkan jumlah voltan merentasi LED ini biasanya memerlukan lebih kurang 15 mA hingga 20 mA arus. Sekali lagi demi kekonkretan, kami akan mengandaikan arus sebanyak 15 mA. Jika kita memasangkan LED secara langsung pada bekalan voltan, bekalan voltan akan cuba mewujudkan voltan 3.3V merentasi LED ini. Walau bagaimanapun, LED biasanya mempunyai voltan hadapan maksimum kira-kira 3V. Percubaan untuk mewujudkan voltan yang lebih tinggi daripada ini merentasi LED berkemungkinan memusnahkan LED dan menarik arus yang banyak. Oleh itu, ketidakpadanan antara apa yang ingin dihasilkan oleh bekalan voltan dan apa yang boleh dikendalikan oleh LED boleh merosakkan LED atau bekalan voltan atau kedua-duanya! Oleh itu, kami ingin menentukan rintangan untuk perintang mengehadkan arus yang akan memberi kami voltan yang sesuai kira-kira 2V merentasi LED dan memastikan arus melalui LED adalah lebih kurang 15 mA.

Untuk menyelesaikan masalah, ia membantu untuk memodelkan litar kami dengan gambar rajah skematik, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah 1. Gambarajah skematik litar.

Dalam Rajah 1 anda boleh memikirkan sumber voltan 3.3V sebagai papan chipKIT™. Sekali lagi, kami biasanya menganggap sumber voltan yang ideal akan membekalkan sebarang jumlah arus yang diperlukan untuk litar, tetapi papan chipKIT™ hanya boleh menghasilkan jumlah arus yang terhad. (Manual rujukan Uno32 mengatakan jumlah maksimum arus yang boleh dihasilkan oleh pin digital individu ialah 18 mA, iaitu 0.0018 A.) Untuk memastikan LED mempunyai penurunan voltan 2V, kita perlu menentukan voltan yang sesuai merentasi perintang, yang mana kita akan memanggil VR. Satu cara untuk melakukan ini ialah menentukan voltan setiap wayar. Wayar antara komponen kadangkala dipanggil nod. Satu perkara yang perlu diingat ialah wayar mempunyai voltan yang sama merentasi keseluruhan panjangnya. Dengan menentukan voltan wayar, kita boleh mengambil perbezaan voltan dari satu wayar ke wayar seterusnya dan mencari penurunan voltan merentasi komponen atau merentasi sekumpulan komponen.

Adalah mudah untuk bermula dengan mengandaikan bahagian negatif bekalan voltan adalah pada potensi 0V. Ini, seterusnya, menjadikan nodnya yang sepadan (iaitu, wayar yang dipasang pada bahagian negatif bekalan voltan) 0V, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Apabila kita menganalisis litar, kita bebas untuk menetapkan voltan tanah isyarat 0V ke satu titik dalam litar. Semua voltan lain kemudiannya adalah relatif kepada titik rujukan itu. (Oleh kerana voltan ialah ukuran relatif, antara dua titik, ia biasanya tidak kira titik dalam litar yang kita tetapkan nilai 0V. Analisis kami akan sentiasa menghasilkan arus yang sama dan voltan yang sama jatuh merentasi komponen. Namun begitu, ia adalah amalan biasa untuk memberikan terminal negatif bekalan voltan nilai 0V.) Memandangkan terminal negatif bekalan voltan adalah pada 0V, dan memandangkan kita sedang mempertimbangkan bekalan 3.3V, terminal positif mestilah pada voltan sebanyak 3.3V (seperti wayar/nod yang dilekatkan padanya). Memandangkan kami menginginkan penurunan voltan sebanyak 2V merentasi LED dan memandangkan bahagian bawah LED berada pada 0V, bahagian atas LED mestilah pada 2V (seperti mana-mana wayar yang dipasang padanya).

Rajah 2. Skema yang menunjukkan voltan nod.

Dengan voltan nod yang dilabelkan seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2, kita kini boleh menentukan penurunan voltan merentasi perintang seperti yang akan kita lakukan sebentar lagi. Pertama, kami ingin menunjukkan bahawa dalam amalan seseorang sering menulis penurunan voltan yang dikaitkan dengan komponen secara langsung di sebelah komponen. Jadi, sebagai contoh, kita menulis 3.3V di sebelah sumber voltan mengetahui bahawa ia adalah sumber 3.3V. Untuk LED, kerana kita mengandaikan penurunan voltan 2V, kita hanya boleh menulisnya di sebelah LED (seperti ditunjukkan dalam Rajah 2). Secara umum, memandangkan voltan yang wujud pada satu sisi elemen dan memandangkan penurunan voltan merentasi elemen itu, kita sentiasa boleh menentukan voltan pada bahagian lain unsur itu. Sebaliknya, jika kita mengetahui voltan pada kedua-dua belah elemen, kita kemudian mengetahui penurunan voltan merentasi elemen itu (atau kita boleh mengiranya hanya dengan mengambil perbezaan voltan ke kedua-dua belah).

Kerana kita tahu potensi wayar pada kedua-dua belah perintang (Wire1 dan Wire3), kita boleh menyelesaikan penurunan voltan merentasinya, VR:

Memasukkan nilai yang diketahui, kami memperoleh:

Setelah mengira penurunan voltan merentasi perintang, kita boleh menggunakan Hukum Ohm untuk mengaitkan rintangan perintang dengan voltan. Hukum Ohm memberitahu kita 1.3V=IR. Dalam persamaan ini, nampaknya terdapat dua yang tidak diketahui, arus I dan rintangan R. Pada mulanya nampaknya kita boleh membuat I dan R sebarang nilai dengan syarat produknya ialah 1.3V. Walau bagaimanapun, seperti yang dinyatakan di atas, LED biasa mungkin memerlukan (atau "menarik") arus kira-kira 15 mA apabila ia mempunyai voltan merentasinya sebanyak 2V. Jadi, dengan mengandaikan I ialah 15 mA dan menyelesaikan untuk R, kita perolehi

Dalam amalan, sukar untuk mendapatkan perintang dengan rintangan tepat 86.67 Ω. Seseorang boleh, mungkin menggunakan perintang berubah-ubah dan menyesuaikan rintangannya kepada nilai ini, tetapi itu akan menjadi penyelesaian yang agak mahal. Sebaliknya, ia selalunya mencukupi untuk mempunyai tentangan yang betul. Anda harus mendapati bahawa rintangan pada susunan satu hingga dua ratus ohm berfungsi dengan baik (bermakna kami memastikan bahawa LED tidak menarik arus terlalu banyak namun perintang pengehad arus tidak begitu besar sehingga menghalang LED daripada menerangi). Dalam projek-projek ini, kita biasanya akan menggunakan perintang pengehad arus sebanyak 220 Ω.

Tinggalkan pesanan 

Senarai mesej